Solvay-processen

Solvay-processen eller ammoniak-sodaprocessen är en kemisk process för framställning av natriumkarbonat (soda) i industriell skala. Den uppfanns 1861 av Ernest Solvay och ersatte efter senare förbättringar den dittills använda Leblanc-processen under slutet av 1800-talet. Solvay-processen är fortfarande den dominerande metoden för framställning av natriumkarbonat.

I processen omvandlas koksalt (natriumklorid) och kalksten (kalciumkarbonat) till natriumkarbonat och kalciumklorid enligt nettoformeln:

${\displaystyle {\rm {2\ NaCl+CaCO_{3}\rightarrow Na_{2}CO_{3}+CaCl_{2}}}}$

Denna reaktion är dock termodynamiskt ogynnsam, och den omvända reaktionen sker spontant om natriumkarbonat och kalciumklorid blandas i lösning. Processen sker därför i fyra steg, där ammoniak spelar en nyckelroll utan att förbrukas.

I    ${\displaystyle {\rm {NaCl+CO_{2}+NH_{3}+H2O\rightarrow NaHCO_{3}+NH_{4}Cl}}}$

II   ${\displaystyle {\rm {CaCO_{3}\rightarrow CO_{2}+CaO}}}$ (kalcinering, kalkbränning)

III  ${\displaystyle {\rm {2\ NH_{4}Cl+CaO\rightarrow 2\ NH_{3}+CaCl_{2}+H_{2}O}}}$ (ammoniakåtervinning)

IV  ${\displaystyle {\rm {2\ NaHCO_{3}\rightarrow Na_{2}CO_{3}+H_{2}O+CO_{2}}}}$ (kalcinering)

Biprodukten kalciumklorid har begränsad användning och återvinns inte alltid, utan avlägsnas då istället med avloppsvattnet. Även kalkbränningen (reaktion II.) ger restprodukter. Utsläpp eller deponering av dessa kan ge betydande lokala miljöproblem.

Under 1920- och 30-talet utvecklade den kinesiske kemisten Hou Debang (1890 - 1974) en modifierad process där endast reaktion I. och IV. används, och den bildade ammoniumkloriden avskiljs. Processen utnyttjar saltråvaran effektivare då inga direkta avfallsprodukter skapas, och kräver ingen kalkstensbrytning. Ammoniak, tillverkad exempelvis med Haber–Bosch-processen måste alltså tillföras vid tillverkningen, i gengäld har ammoniumklorid ett betydande ekonomiskt värde. Större delen av världens produktion av ammoniumklorid tillverkas på detta sätt.

Källor